Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Исследование формирования упрочненных слоев на титановых сплавах методом ионноплазменного азотирования


https://doi.org/10.29235/1561-8358-2019-64-1-25-34

Полный текст:


Аннотация

Для повышения износостойкости, усталостной прочности и коррозионной стойкости изделий авиационной техники, машиностроения и медицины из титана и его сплавов в мировой практике применяют различные методы. Наибольший эффект обеспечивает ионно-плазменное азотирование, которое позволяет получать упрочненные слои с твердостью HV0,01 650–1100 толщиной 0,07–0,20 мм за 3–6 ч в зависимости от марки титанового сплава.

Технологическими факторами, влияющими на эффективность ионно-плазменного азотирования материалов, являются температура процесса, продолжительность насыщения, давление, состав и расход рабочей газовой смеси. Исследовано влияние указанных технологических параметров на микроструктуру, микротвердость и глубину упрочненных слоев. Показано, что, изменяя состав, объем и периодичность подачи газовой среды (азота и аргона) на стадии разогрева и выдержки образцов из титана и его сплавов при ионно-плазменном азотировании, можно управлять значениями твердости и глубины азотируемого слоя. Изучены триботехнические характеристики титановых сплавов в исходном состоянии и после ионно-плазменного азотирования в условиях трения без смазочного материала. Если для сплавов в состоянии поставки в процессе испытаний имеет место монотонное снижение коэффициента трения с 0,35–0,40 до 0,25, то после азотирования сплавов ВТ1-0 и ВТ6 коэффициент трения монотонно повышается от значения 0,14 и достигает величины 0,30 при удалении контртелом упрочненного слоя.

Исследования коррозионной стойкости титана ВТ1-0, проведенные в 10%-ном растворе серной кислоты, показали, что после ионно-плазменного азотирования при температуре 830 °С в течение 6 ч коррозионная стойкость повышается, о чем свидетельствует положительный потенциал поляризации образца. 


Об авторах

И. Л. Поболь
Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси.
Беларусь

Доктор технических наук, начальник отдела электронно-лучевых технологий и физики плазмы.

ул. Академика Купревича, 10, 220141, Минск.



И. Г. Олешук
Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси.
Беларусь

Старший научный сотрудник.

ул. Академика Купревича, 10, 220141, Минск.



А. Н. Дробов
Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси.
Беларусь

Научный сотрудник.

ул. Академика Купревича, 10, 220141, Минск.



Сун Фун
Пекинский институт авиационных материалов.
Китай

 Старший инженер.

ул. Хансай, 8, 100095, Пекин.



Ван Лин
Пекинский институт авиационных материалов.
Китай

Инженер.

ул. Хансай, 8, 100095, Пекин.



Список литературы

1. Наноструктурный титан для биомедицинских применений: новые разработка и перспективы коммерциализации / Р. З. Валиев [и др.] // Российские нанотехнологии. – 2008. – Т. 3, № 9–10. – С. 80–89.

2. Процессы пластического структурообразования металлов / В. М. Сегал [и др.]. – Минск: Навука i тэхнiка, 1994. – 232 с.

3. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов / Ю. Р. Колобов [и др.]. – Новосибирск: Наука, 2001. – 232 с.

4. Старикова, C. Л. Особенности применения титана для изготовления стоматологических имплантатов / C. Л. Старикова, В. В. Стариков // Вiсник проблем биологiï i медицини. – 2014. – Вип. 2, т. 2 (108). – С. 160–163.

5. Константинов, В. М. Структурно-фазовое состояние поверхности титана после борирования в расплаве / В. М. Константинов, Г. В. Стасевич, А. Г. Ковальчук // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. науч. тр.: в 3 кн. – Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2015. – Кн. 1: Материаловедение. – С. 88–94.

6. Пресман, Ю. Н. Исследование процессов химико-термической обработки титановых сплавов в металлотермических смесях: автореф. дисс. … канд. техн. наук / Ю. Н. Пресман. – Минск, 1974. – 24 с.

7. Rie, K.-T. Thermochemical surface treatment of titanium and titanium alloy Ti–6Al–4V by low energy nitrogen ion bombardment / K.-T. Rie, Th. Lampe // Mater. Sci. Eng. – 1985. – Vol. 69, iss. 2. – P. 473–481. https://doi.org/10.1016/0025-5416(85)90349-0

8. Неровный, В. М. Азотирование поверхности титановых сплавов дуговой плазмой низкого давления / В. М. Неровный, В. В. Перемитько // Физика и химия обработки материалов. – 1995. – № 3. – C. 49–54.

9. Будилов, В. В. Ионное азотирование поверхности конструкционных сталей и сплавов в тлеющем разряде на основе эффекта полого катода / В. В. Будилов, Р. Д. Агзамов // Proc. of 6th Intern. Conf. on Modif. of Mater. with Particle Beams and Plasma Flow. Tomsk, Russia, September, 23–27, 2002. – Tomsk, 2002. – P. 428–431.

10. Влияние вакуумной ионно-плазменной обработки на коррозионные свойства титановых сплавов разных классов / А. А. Ильин [и др.] // Титан. – 2009. – № 1. – С. 26–29.

11. Смолякова, М. Ю. Влияние параметров процесса низкотемпературного азотирования на структуру и свойства титана ВТ1-0 / М. Ю. Смолякова, Д. С. Вершинин, Ю. Р. Колобов // X Международная научно-техническая Уральская школа-семинар металловедов-молодых ученых, Екатеринбург, 7–11 дек. 2009 г. – Екатеринбург, 2009. – С. 401–403.

12. Пастух, И. М. Теория и практика безводородного азотирования в тлеющем разряде / И. М. Пастух. – Харьков: Изд-во Нац. науч. центра Харьк. физ.-техн. ин-та, 2006. – 364 с.

13. Ионная химико-термическая обработка сплавов / Б. Н. Арзамасов [и др.]. – М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 1999. – 400 с.

14. Азотирование технически чистого титана в тлеющем разряде с полым катодом / Ю. А. Ахмадеев [и др.] // Письма в ЖТФ. – 2005. – Т. 31, вып. 13. – С. 24–30.

15. Повышение износостойкости сплава ВТ6 азотированием / И. Н. Погрелюк [и др.] // Материалы XIII Международной научно-технической конференции «АВИА-2017», 19–21 апр. 2017, г. Киев. – Киев, 2017. – С. 83–85.

16. Лукина, Е. А. Закономерности формирования структуры при ионно-вакуумном азотировании титановых сплавов: дисс. … канд. техн. наук / Е. А. Лукина. – М., 2007. – 168 с.

17. Дробов, А. Н. Некоторые проблемы азотирования титановых сплавов медицинского и авиационного назначения / А. Н. Дробов // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. науч. тр.: в 3 кн. – Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2016. – Кн. 2. – С. 98–104.

18. Вершинин, Д. С. Низкотемпературное азотирование титана в плазме несамостоятельного дугового разряда низкого давления / Д. С. Вершинин, М. Ю. Смолякова // Физика и химия обработки материалов. – 2011. – № 5. – С. 15–20.

19. Исследование трибологических свойств азотированного титанового сплава ВТ16 / Д. С. Вершинин [и др.] // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2010. – Т. 76, № 12. – С. 45–49.

20. Biro, A. S. Trends of nitriding processes / A. S. Biro // Production Processes and Systems. – 2013. – Vol. 6, № 1. – P. 57–66.


Дополнительные файлы

Просмотров: 131

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-8358 (Print)
ISSN 2524-244X (Online)